• Nie Znaleziono Wyników

Badanie modeli górotworu w trójosiowym stanie napięcia

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Badanie modeli górotworu w trójosiowym stanie napięcia"

Copied!
18
0
0

Pełen tekst

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a : GÓRNICTWO z . 28

1968 Nr k o l . 217

KAZIMIERZ PODGÓRSKI BADANIE MODELI GÓROTWORU W TRÓJOSIOWYM STANIE NAPIĘCIA

St r e s z c z e n i e . W p r a c y podano zasady p o d o b ie ń stw a mo­

delow ego, k o n c e p c ję r o z w i ą z a n i a n i e k t ó r y c h m o d e li i - m itu ją c y c h g órotw ór wraz z wykonanymi w y ro b isk am i.

1. Wstęp

Z o b s e r w a c ji p r a k ty c z n y c h w ynika, że w c z a s i e wykonywania wy­

r o b i s k a g ó r n ic z e g o c i ś n i e n i e na obudowę j e s t małe i r o ś n i e ono wraz z upływem c z a s u o d k s z t a ł c e n i a s i ę s k a ł g ó ro tw o ru ku wyro­

b i s k u . Matematyczne u j ę c i e ruchów g ó ro tw o ru w z a l e ż n o ś c i od t r ó j o s i o w e g o s t a n u n a p r ę ż e ń p a n u ją c e g o w g óro tw o rze o r a z od w ł a s n o ś c i s k a ł z a le ż n y c h od n a p r ę ż e ń i c z a s u j e s t b a r d z o t r u d ­ n e ; d l a t e g o d l a u p r o s z c z e n i a p rz y jm u je s i ę p ł a s k i s t a n n a p r ę ­ żeń o r a z że s k a ł y j a k i obudowa s t o s u j ą s i ę do t e o r i i s p r ę ż y ­ s t o ś c i .

W p r a k t y c e z j a w i s k a o d k s z t a ł c a n i a s i ę warstw g ó ro tw o ru w małym z a k r e s i e p r z e b i e g a j ą według t e o r i i s p r ę ż y s t o ś c i , w zw iąz­

ku z czym z a c h o d z i p o t r z e b a o p raco w an ia nowych wzorów d l a wy­

p ro w a d z e n ia k t ó r y c h p o tr z e b n e s ą b a d a n i a modelowe. Modele na­

l e ż y z a p r o je k to w a ć p r z y w y k o r z y s ta n iu z a s a d p o d o b ie ń stw a z gó­

rotw orem w którym wykonane są w y ro b isk a g ó r n i c z e . B ad an ia n a ­ le ż y przep ro w ad zać w t a k s z t u c z n i e stw o rzo n y ch warunkach k t ó - r e b y odpow iadały s ta n o w i n a p rę ż e ń panującem u w g ó ro tw o rze p r z e d wykonaniem w y ro b is k a j a k i po wykonaniu je g o w c z a s i e w sp ó łp ra ­ cy z obudową.

2 . Z a g a d n ie n ie p o d o b ie ń stw a modelowego

P r z y opracowywaniu b adań modelowych n a l e ż y n a j p i e r w p r z y wyko­

r z y s t a n i u z a s a d p o d o b ie ń stw a modelowego u s t a l i ć m a t e r i a ł y ekwi­

w a le n tn e modelu o r a z g a b a r y ty modelu [ i , 2 , 3 , 4 ] ,

(2)

80 K azim ierz P o d g ó r s k i Można w yróżnić t r z y r o d z a j e p o d o b ie ń stw a w y stęp u jąc eg o w modelu i n a t u r z e :

- p odobieństw o g eo m etry czn e , - pod ob ień stw o k in e m a ty c z n e , - podobieństw o dynam iczne.

Geometryczne podobieństw o j e s t w tedy, gdy w s z y s tk ie wymiary p r z e s t r z e n i z a j ę t e j badanym układem w modelu s ą z a m ie n ia ln e p rz y pomocy o k r e ś l o n e j l i c z b y n a wymiary p r z e s t r z e n i z a j ę t e j podobnym układem w n a t u r z e .

Podo bień stw o t o można z a p i s a ć ja k o s t o s u n k i lin io w y c h wymia­

rów układów n a t u r y i m o d e li

K inem atyczne podobieństw o w modelu i u k ła d u w n a t u r z e wy­

s t ę p u j e w tedy, j e ś l i podobne c z ę ś c i t y c h układów poddane geo­

m e tr y c z n ie podobnym naprężeniom u l e g a j ą g eo m etryczn ie podobnym o d k s z ta łc e n io m w o d s tę p a c h c z a s u r ó ż n ią c y c h s i ę s ta ły m mnoż­

n ik ie m .

P odobieństw o t o można p r z e d s t a w i ć n a s t ę p u j ą c o :

Dynamiczne podobieństw o ma m i e js c e w tym p rzy p ad k u j e ś l i masy dwóch ja k i c h k o l w i e k podobnych układów modelu i n a t u r y

um iejscow ionyęh w p r z e s t r z e n i w d a n e j c h w i l i c z a s u r ó ż n i ą s i ę t y l k o s ta ły m mnożnikiem.

Można t o po do b ień stw o o k r e ś l i ć ja k o s to s u n e k mas n a t u r y i modelu:

1,

Powyższe w y ra ż e n ie można ro zw in ąć n a s t ę p u j ą c o : i 3

(3)

B adanie m o d e li g ó ro tw o ru w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a . . . 81 S to s u n e k s i ł p rz y ło ż o n y c h w n a t u r a l n y c h warunkach i w mo­

d e l u fjj wynosi

f N “n * ?N * 1N * 1N . ?M * 1M * 1M »

g d z i e :

a - p r z y s p i e s z e n i e

Powyższe ró w nan ie wyraża prawo dynamicznego p o d o b ie ń stw a New­

t o n a o k r e ś lo n e p r z y pomocy stosunków d ł u g o ś c i , czasów i g ę s t o ­ ś c i w n a t u r z e i modelu [ 1 ] .

W i n t e r e s u j ą c y c h n a s p rzy p ad k ach d e f o r m a c ja i n i s z c z e n i e s k a ł y zachodzą w r e z u l t a c i e d z i a ł a n i a s i ł c i ę ż k o ś c i .

D la te g o w i e l k o ś c i a^ i aN w powyższym rów naniu będą m iały z n a c z e n ie p r z y s p i e s z e n i a s i ł y c i ę ż k o ś c i .

Można więc n a p i s a ć

= ? M * s =

ę N * aN = ę N * s

g d z i e :

g - p r z y s p i e s z e n i e ziem sk ie

<JM - c i ę ż a r o b ję to ś c io w y modelu

'fjj - c i ę ż a r o b ję to ś c io w y m a t e r i a ł u n a t u r y .

Z ależn o ść między w ie l k o ś c i a m i n a p rę ż e ń n is z c z ą c y c h p rzy jednoosiowym ś c i s k a n i u Rs i r o z c i ą g a n i u Rr z j e d n e j s t r o ­ ny o raz między s i ł ą k o h e z j i C o r a z w spółczynnikiem t a r c i a t g f z d r u g i e j s t r o n y można p r z e d s t a w i ć :

(4)

82 K azim ierz P o d g ó rsk i

t g % = t g <f> N

Dla o k r e ś l e n i a warunków p o d o b ie ń stw a p rz y p r o c e s a c h s p r ę ­ ż y s ty c h o d k s z t a ł c e ń powinny być s p e łn i o n e n a s t ę p u j ą c e rów na-

B - moduł s p r ę ż y s t o ś c i , v - w sp ó łczy n n ik P o is s o n a .

W podobny sposób o k r e ś lo n o warunek p o d o b ie ń stw a modelowego w tró jo sio w y m s t a n i e naprężeń.W tym c e l u w y korzystano warunek równowagi w ew nętrznej N a v ie r a [ 5 ] o raz podane z a l e ż n o ś c i skąd otrzym ano:

n i a

gdzie

(5)

B a d an ie m o d e li g ó ro tw o ru w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a , . . 83

H “ V edzM - * dwN

" N d tj j + e x N + 0 y "eź^+ ZN - 0x m + ó y + * 0 i ^ ZM“ SM 0 ^ ’

g d z ie s

6X,

irx , T xz - n a p r ę ż e n i a n a ś c i a n c e o n o rm a ln e j z ew n ętrz­

n e j - x w y d zielon eg o segm entu,

‘T _ r , # , T - n a p r ę ż e n i a n a ś c i a n c e w y d zielo neg o segmen-

J * - «7 «7 "

t u o n o rm a ln e j z e w n ę tr z n e j - y ,

Tzx»TZy»5z “ n a p r ę ż e n i a n a ś c i a n c e w y dzielonego segmen­

t u o n o rm a ln e j z e w n ę tr z n e j - z ,

X, Y, Z - r z u t y s i ł masowych ro zp atry w an e g o segmentu na k i e r u n k i o s i w s p ó łrz ę d n y c h ,

u , v , w - p r z e m i e s z c z e n i a c i a ł a w k ie r u n k a c h ( x ) , ( y ) ,

( z ) w c z a s i e t , -

§ - masa p o d l e g a j ą c a p r z e m ie s z c z e n iu u ,v ,w . S p e ł n i e n i e podanych wymogów p o d o b ie ń stw a modelowego j e s t w p r a k t y c e c z ę s t o u tr u d n io n e d l a t e g o w p rzy pad k u m o ż liw o ści o p i ­ s a n i a procesów n a t u r a l n y c h za pomocą równań różniczkow ych moż­

n a sto so w ać k r y t e r i a p o d o b ie ń stw a matematycznego p r z y jm u ją c n i e k t ó r e mało ważne p a r a m e tr y modelu równe param etrom r z e c z y - w x s tym.

3 . B a d a n ia na modelu zachow ania s i ę s k a ł i i c h o d d z ia ły w a n ia na obudowę w c z a s i e w y rzu tu d w u tle n k u w ęgla

Wyrzuty d w u tle n k u w ęg la z d u żą i l o ś c i ą m ia łu węglowego s t a n o ­ wią z a g r o ż e n ie d l a p r a c u j ą c e j z a ł o g i w c z a s i e p ro w ad zen ia e k s ­ p l o a t a c j i . D la d o k ł a d n i e j s z e g o p o z n a n i a wpływu s t a n u n a p rę ż e ń i c i ś n i e n i a d w u tle n k u w ęgla na zachowanie s i ę w ęgla można p r z e ­ p ro w adzić b a d a n i a p r ó b k i w ęgla l u b p r ó b k i m a t e r i a ł u ek w iw ale n t­

n eg o , z je d n ą p ła s z c z y z n ą o d s ł o n i ę c i a ( r y s . 1 ) .

Na próbkę 1 z a k ł a d a s i ę w y c ię te p ł y t k i 2 , 3 z warstwy s p ą ­ gu i s t r o p u lu b z m a te r ia łó w ek w iw a le n tn y c h c Pod próbkę p o d k ła ­ d a s i ę p i e r ś c i e ń oporowy 4 n a k t ó r y nasuwa s i ę k o s z u lk ę gumową 5.

(6)

84 K azim ierz P o d g ó rsk i P r z e d n a s u n ię c ie m k o s z u l k i n a próbkę można umocować ten som e-

t r y s ł u ż ą c e do b a d a n i a o d k s z t a ł c e n i a p r ó b k i . Po n a ł o ż e n i u ko­

s z u l k i gumowej na próbkę z a k ł a d a s i ę p ł y t k i d o c is k o ­ we i mocuje k o s z u lk ę d r u ­ tem do czopa t ł o k a a p a r a t u . Tak p rzygotow aną próbkę wsu­

wa s i ę do a p a r a t u i wywiera c i ś n i e n i e boczne p rzy pomo­

cy pompy o l e j o w e j . » c z a s i e ś c i s k a n i a p r ó b k i od d o łu w t ł a c z a s i ę d w u tle n ek węgla*

Po n a s y c e n i u p r ó b k i d w u tle n ­ kiem w ęgla i j e j odpowied­

nim ś c i ś n i ę c i u z a k r ę c a s i ę dopływ C02 i szybko o d k rę­

c a odpływ C02 z p r ó b k i , w tym c z a s i e p r z y odpowied­

n i o dużych n a p r ę ż e n ia c h wy­

s t ę p u j e wypływ gazu p o łą c z o ­ ny z wyrzutem węgla z p r ó b - R y s. 1 . Model g óro tw o ru z j e d - ^ i i wybiciem obudowy 6 . ną p ł a s z c z y z n ą o d s ł o n i ę t ą pod—

^

c z a s i e t a k i c h b adań dany c i ś n i e n i u w a p a r a c i e t r o j -

osiowego ś c i s k a n i a z r ó w n o c z e s - może u jaw n ić s i ę wpływ g r u - nym d o s ta r c z e n ie m dw utlenku wę- b o ś c i p o k ła d u , r o d z a j u s p ą -

S^ a gu s t r o p u , c i ś n i e n i a dwu­

t l e n k u w ęgla o ra z s t a n u n a p r ę ż e ń na s k ło n n o ś ć p o k ła d u do wy­

rzutów g azu . J e ż e l i w c z a s i e b a d a n i a n i e z o s t a n i e doprowadzony d w u tle n ek w ęgla t o w badanym modelu ( r y s . 1) można u s t a l i ć j e ­ d y n ie wpływ s t a n u n a p rę ż e ń na w y c is k a n ie s p ą g u , s t r o p u i po­

k ła d u w ęgla p r z e d t ą p n ię c i e m . P a n u ją c y s t a n n a p r ę ż e ń w g óro­

tw orze wpływa n a je g o o d k s z t a ł c e n i e o r a z n a w ie lk o ść c i ś n i e n i a wywieranego n a próbkę w y ro b isk a g ó r n ic z e g o .

(7)

B ad an ie m o de li g o ro tw o ru w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a . . . 85 4 . Sposób b a d a n i a n a modelu o d d z ia ły w a n ia g ó ro tw o ru na obudo­

wę szybów

Wykonywanie szybów do c o r a z t o w ię k s z e j g ł ę b o k o ś c i wymaga o - k r e ś l a n i a c i ś n i e n i a s t a t y c z n e g o i dynamicznego g ó ro tw o ru n a

obudowę w c e l u z a p r o j e k ­ to w a n ia w ła ś c iw e j obudo­

wy i o k r e ś l e n i a j e j w spół­

p r a c y z g ó r o tw o r e m .K s z ta ł­

to w an ie s i ę c i ś n i e n i a gó­

r o tw o r u w c z a s i e p r z y zmien­

n e j obudowie g e o l o g i c z n e j można o k r e ś l i ć n a p o d s t a ­ wie przy sto sow an eg o do t e ­ go c e l u modelu.

Na r y s . 2 p rz e d s ta w io n o model obudowy szy b u 1 o -

to c z o n y warstwami z m ate­

r i a ł ó w ekw iw alentnych im i­

tu j ą c y c h s k a ł ę mocną 2 i s ł a b ą 3* Do obudowy ekwi­

w alen tn y ch warstw górotwo­

r u warstw g ó ro tw o ru p r z y ­ k l e j o n e s ą te n s o m e tr y 4 . Tensom etry t e w c z a s i e b a ­ d a n i a pozwolą p o p rz e z po­

m ia r o d k s z t a ł c e ń p rz y danych c i ś n i e n i a c h n a m o d el, o k r e ś l i ć w ie lk o ś ć c i ś n i e ń na obudowę pochodzących od p o s z c z e g ó ln y c h w arstw , wpływ t a r c i a między warstwami s k a ł mocnych i s ła b y c h o r a z w sp ó łp racę między warstwami a obudową. J e ż e l i w yrobisko w modelu n i e b ę d z i e obudowane do końca t o w c z a s i e b a d a n i a można u s t a l i ć d o p u s z c z a ln ą w ie lk o ś ć o d k ry teg o c z o ł a w yrobiska w z a l e ż n o ś c i od c z a s u budowy g e o l o g i c z n e j i s t a n u n a p rę ż e ń w g ó r o tw o r z e . Podany spo só b b a d a n i a d o t y c z y ł c i ś n i e n i a górotw o­

r u na obudowę szybu wykonywanego w warstwach n i e zawodnionych.

J e ż e l i w y s tę p u ją w n a d k ł a d z ie warstwy zawodnione wówczas mo- R y s. 2 . Model gó ro tw o ru z wyko­

nany w nim szybem

(8)

86 K asim ierz P o d g ó rsk i delowo k o r z y s t n i e j j e s t badać wpływ c i ś n i e n i a na obudowę s z y ­ bów w u r z ą d z e n iu przedstaw ionym n a r y s .

k,

Z u s ta l o n y c h d l a d a n e j obudowy g e o lo ­ g i c z n e j górotw oru i k o n s t r u k c j i szybu ma­

t e r i a ł ó w ekw iwalentnych b u d u je s i ę wewnątrz u- r z ą d z e n i a 1 sukcesyw­

n ie warstwy 2 o raz szyb 3 z podszybiem 4 . Pod­

s z y b ie b u d u je s i ę na z e s ta w ie p rzep o n 5» 6 , 7 , 8 podłączo ny ch p rz e z otwór 9 z manometrami 10, 11, przepony e l a ­ s ty c z n e od s t r o n y o - budowy p r z e k a z u j ą c i ś ­ n i e n i e górotw oru na ma­

nom etry. Obudowę szybu w k a r b o n ie s tan o w i r u ­ r a z umocowanymi z zew­

n ą t r z przeponami 14.

P rzepony p o łą czo n e są p r z e z r u r k i z manome­

t r a m i 15. C i ś n i e n i e pionowe może być wy-

_ ^ , , , . . w ieran e p o przez podnoś-

R ys. 3. Model u p o d a tn io n e j obudowy F F

w c z a s i e e k s p l o a t a c j i n i k i 16 w przypadku dobrego u s z c z e l n i e n i a warstwy zawodnionej 18. P rzy niepewnym u s z c z e l n i e n i u warstwy wodonośnej c i ś n i e n i e pionowe może być wywierane p r z e z p rz e p o ­ ny ( d ę t k i ) p o w ietrz n e 19, k t ó r e ró w n ież dobrze u s z c z e l n i a j ą obudowę szybu względem u r z ą d z e n i a 1 . Dla z m n ie js z e n ia t a r c i a warstw o ś c i a n ę wewnętrzną u r z ą d z e n ia u k ła d a s i ę na podwójną warstwę c i e n k i e j f o l i i posmarowanej t a l k i e m między ś c ia n k ą u - r z ą d z e n i a a warstwami w c z a s i e i c h u k ł a d a n i a .

(9)

B adanie m o d e li g ó ro tw o ru w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a . . . 87 M n iejszy wpływ t a r c i a warstw o obudowę szybu w c z a s i e i c h ś c i s k a n i a z góry w y s tą p i j e ż e l i n a j p ie r w u ło ż y s i ę warstwy i ś c i ś n i e do wymaganego c i ś n i e n i a , a n a s t ę p n i e w y w ierci otwór n a s z y b . Do t a k wywierconego otworu o p u szcza s i ę obudowę i wy­

p e ł n i a p r z e s t r z e ń za obudową, a n a s t ę p n i e zawadnia s i ę warstwę 18 wodą p r z e z zawór 1 7.

Zwiększone n a p r ę ż e n i a i d e f o r m a c je góro tw o ru w y s tę p u ją w c z a s i e p ro w ad zen ia e k s p l o a t a c j i w f i l a r z e ochronnym s z y b u . 5 . Sposób b a d a n i a m o d e li w c e l u u s t a l e n i a w i e l k o ś c i deforma­

c j i g oró tw o ru i je g o w sp ó łp racy z obudową

Dla u s t a l e n i a s p o so b u e k s p l o a t a c j i pokładów nach y lo n ych w f i ­ l a r z e ochronnym szy b u o raz wpływu e k s p l o a t a c j i n a w y ro b isk a g ó r n ic z e można p r z e p ro w a d z ić b a d a n i a w a p a r a t a c h do t r ó j o s i o - wego ś c i s k a n i a , na modelach ( r y s . 4 , 5» 6 ) . Zachowanie s i ę s k a ł ekw iw alentnych i obudowy szybu w c z a s i e p ro w ad zen ia e k s p l o a t a ­ c j i p o k ła d u można u s t a l i ć p rz e p ro w a d z a ją c b a d a n i a na modelu ( r y s . 4 ) .

Model ( r y s . 3) p o s i a d a u p o d a tn io n ą obudowę 1 w w arstw ie wy­

b i e r a n e j 2 . S t r o p p o k ła d u w ybieranego p o d p ie ra n y j e s t s t o j a ­ kami 4 o p ie r a ją c y m i s i ę o p ł y t k i z wyzwalaczami, do k tó r y c h umocowana j e s t l i n a 5» k t ó r a w c z a s i e b a d a n i a b ę d z i e s ł u ż y ł a do w y c ią g a n ia s to ja k ó w , a tym. samym do z w ię k s z e n ia p r z e s t r z e n i n ie p o d p a r te g o s t r o p u . Ńa t a k przygotowany model z a k ł a d a s i ę k o s z u lk ę gumową 7 , u góry p ł y t k ę dociskow ą 6 z a o p a tr z o n ą w k r ą ż e k z gumy 8 ( i m i t u j ą c y d z i a ł a n i e warstw n a d k ł a d u ) , a u d o ł u p ł y t k ę dociskow ą 9 . N a s tę p n ie k o s z u lk ę gumową z a k ła d a s i ę na czopy tłoków a p a r a t u wsuwa do n ie g o 'i przeprow adza b a ­ d a n i a . W c z a s i e b a d a n i a l i n ą 5 r a b u j e s i ę s t o j a k i 4 w c e l u o - k r e ś l e n i a j a k zachowują s i ę s k a ł y s t r o p u i spągu o r a z obudowa w z a l e ż n o ś c i od w i e l k o ś c i w y b ie r a n e j k o s t k i przyszybow ej i c z a s u o d k s z t a ł c e n i a g ó ro tw o ru .

Wpływ zwiększonych c i ś n i e ń p r z e d czołem e k s p l o a t a c j i na zachowanie s i ę w y ro b isk a i w spó łp racę warstw g ó rotw oru można o k r e ś l i ć na po d staw ie b adań p rz e d s ta w io n y c h na modelu ( r y s . 5 ) .

(10)

86 K azim ierz P o d g ó rsk i delowo k o r z y s t n i e j j e s t badać wpływ c i ś n i e n i a na obudowę s z y ­ bów w u r z ą d z e n iu przedstaw ionym n a r y s . '+,

Z u s ta l o n y c h d l a d a n e j obudowy g e o lo ­ g i c z n e j górotw oru i k o n s t r u k c j i szybu ma­

t e r i a ł ó w ekw iw alentnych b u d u je s i ę wewnątrz u - r z ą d z e n i a 1 sukcesyw­

n i e warstwy 2 o raz szyb 3 z podszybiem 4 . Pod­

s z y b ie b uduje s i ę na z e s ta w ie p rzep o n 5» 6»

7 , 8 podłączo ny ch p rz e z otwór 9 z manometrami 1 0, 11, przepony e l a ­ s ty c z n e od s t r o n y o - budowy p r z e k a z u j ą c i ś ­ n i e n i e górotw oru n a ma­

n om etry. Obudowę szybu w k a r b o n ie s tan o w i r u ­ r a z umocowanymi z zew­

n ą t r z przeponami 14.

P rzepony p o łączo n e są p r z e z r u r k i z manome­

t r a m i 15. C i ś n i e n i e pionowe może być wy-

~ - w ieran e p o p rzez poćLnoś-

R ys. 3. Model upod atn io neo obudowy _ *

*

w c z a s i e e k s p l o a t a c j i n i k i 16 w przypadku dobrego u s z c z e l n i e n i a warstwy zawodnionej 18. Przy niepewnym u s z c z e l n i e n i u warstwy wodonośnej c i ś n i e n i e pionowe może być wywierane p r z e z p rz e p o ­ ny ( d ę t k i ) p o w ie trz n e 19, k t ó r e ró w n ież dobrze u s z c z e l n i a j ą obudowę szy b u względem u r z ą d z e n i a 1 . Dla z m n ie js z e n ia t a r c i a warstw o ś c i a n ę wewnętrzną u r z ą d z e n ia u k ła d a s i ę na podwójną warstwę c i e n k i e j f o l i i posmarowanej t a l k i e m między ś c i a n k ą u - r z ą d z e n i a a warstwami w c z a s i e i c h u k ł a d a n i a .

(11)

B adanie m o d e li g ó ro tw o ru w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a . . . 87 M n iejsz y wpływ t a r c i a warstw o obudowę szybu w c z a s i e i c h ś c i s k a n i a z góry w y s tą p i j e ż e l i n a j p ie r w u ło ż y s i ę warstwy i ś c i ś n i e do wymaganego c i ś n i e n i a , a n a s t ę p n i e w y w ierci otwór na s z y b . Do t a k wywierconego otworu o p u szcza s i ę obudowę i wy­

p e ł n i a p r z e s t r z e ń za obudową, a n a s t ę p n i e zawadnia s i ę warstwę 18 wodą p r z e z zawór 17.

Zwiększone n a p r ę ż e n i a i d e f o r m a c je g ó rotw oru w y s tę p u ją w c z a s i e p ro w ad zen ia e k s p l o a t a c j i w f i l a r z e ochronnym s z y b u . 5 . Sposób b a d a n i a m o d eli w c e l u u s t a l e n i a w i e l k o ś c i deforma­

c j i g o ró tw o ru i je g o w sp ó łp racy z obudową

Dla u s t a l e n i a spo so b u e k s p l o a t a c j i pokładów nach y lo ny ch w f i ­ l a r z e ochronnym szy b u o ra z wpływu e k s p l o a t a c j i n a w y ro b isk a g ó r n ic z e można p rz e p ro w a d z ić b a d a n i a w a p a r a t a c h do t r ó j o s i o - wego ś c i s k a n i a , na modelach ( r y s . 4 , 5 , 6 ) . Zachowanie s i ę s k a ł ekw iw alentnych i obudowy szybu w c z a s i e p ro w ad zen ia e k s p l o a t a ­ c j i p o k ła d u można u s t a l i ć p r z e p r o w a d z a ją c b a d a n i a na modelu ( r y s . 4 ) .

Model ( r y s . 3) p o s i a d a u p o d a tn io n ą obudowę 1 w w arstw ie wy­

b i e r a n e j 2 . S t r o p p o k ła d u w ybieranego p o d p ie ra n y j e s t s t o j a ­ kami 4 o p ie r a ją c y m i s i ę o p ł y t k i z wyzwalaczami, do k tó r y c h umocowana j e s t l i n a 5» k t ó r a w c z a s i e b a d a n i a b ę d z i e s ł u ż y ł a do w y c ią g a n ia s t o j a k ó w , a tym. samym dó z w ię k s z e n ia p r z e s t r z e n i n ie p o d p a r te g o s t r o p u . Ńa t a k przygotowany model z a k ł a d a s i ę k o s z u lk ę gumową 7» u góry p ł y t k ę dociskow ą 6 z a o p a tr z o n ą w k r ą ż e k z gumy 8 ( i m i t u j ą c y d z i a ł a n i e warstw n a d k ł a d u ) , a u d o ł u p ł y t k ę dociskow ą 9 . N a s tę p n ie k o s z u lk ę gumową z a k ła d a s i ę n a czopy tłoków a p a r a t u wsuwa dp n ie g o 'i p rzep ro w ad za b a ­ d a n i a . W c z a s i e b a d a n i a l i n ą 5 r a b u j e s i ę s t o j a k i 4 w c e l u o - k r e ś l e n i a j a k zachowują s i ę s k a ł y s t r o p u i spągu o ra z obudowa w z a l e ż n o ś c i od w i e l k o ś c i w y b ie r a n e j k o s t k i przyszybow ej i c z a s u o d k s z t a ł c e n i a g ó ro tw o ru .

Wpływ zwiększonych c i ś n i e ń p r z e d czołem e k s p l o a t a c j i na zachowanie s i ę w y ro b isk a i w sp ó łp racę warstw góro tw oru można o k r e ś l i ć na p o d staw ie b adań p rz e d s ta w io n y c h na modelu ( r y s . 5 ) .

(12)

88 K azim ierz P o d g ó rsk i

A -A

Hys. 4-a. Schemat u rz ą d z e ń

(13)

B ad an ie m o d e li g ó ro tw o ru w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a . . . 85

R y s . 4-b. Widok zew n ętrzn y u r z ą d z e n i a

(14)

90 K azim ierz P o d g ó rsk i

Rys. 5. Model góro tw o ru z w yro b isk iem korytarzowym

(15)

B adanie m o d e li g ó ro tw o ru w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a . . . 91

R y s* Model g ó ro tw o ru z wykonanym szybem i podszybiem pod którym prowadzona j e s t e k s p l o a t a c j a w p o k ła d z ie

(16)

92 K azim ierz P o d g ó r s k i Warstwy 1 te g o modelu w y cięte s ą z m a te ria łó w ek w iw ale n tn y ch - g ó rotw o ru o stromym z a l e g a n i u w arstw . W warstw ach ty c h wykona­

ne j e s t w yrobisko k o ry ta rz o w e z obudową murową 2 . Na model za­

ło ż o n a j e s t k o s z u lk a gumowa 3* Dla o sło ny k o s z u l k i gumowej 3 p r z e d j e j uszkodzeniem w m i e js c u wlotów do w y ro b isk a z a k ła d a s i ę p ł y t y 4 , 5 z r o z p o r ą 6 i u szcze lk am i 7» 3 . Tak p r z y g o to ­ wany model można włożyć do a p a r a t u i p rz ep ro w ad zić b a d a n ia p rz y ró żn y ch c i ś n i e n i a c h pionowych i b o cznych. W ykorzystując w yniki b ad ań można o k r e ś l i ć k s z t a ł t o w a n i e s i ę c i ś n i e ń na obu­

dowę i j e j w sp ó łp racę z górotworem w c z a s i e .

W c e l u z b a d a n ia Jak wpływa prowadzona e k s p l o a t a c j a w f i l a ­ r z e na szyb i p o d szy b ie można p rz e p ro w a d z ić b a d a n ia na modelu ( r y s . 6 ) . Model t e n p o s ia d a k s z t a ł t p r o s t o p a d ł o ś c i a n u zbudo­

wany J e s t on z warstw nach y lon y ch 1 , górną warstwę s tan o w i gu­

ma 2 lu b tworzywo s z tu c z n e z p i e r ś c i e n i e m stalowym 3 z a b e z p ie ­ czającym p r z e d w c iś n ię c ie m e l a s t y c z n e j warstwy 2 do otworu 7 pod wpływem c i ś n i e n i a bocznego i pionowego. Warstwa w k t ó r e j b ę d z i e prowadzone w y b ie r a n ie p o k ład u o to c zo n a J e s t p i e r ś c i e ­ niem u s zty w n iający m 4 .

Wyrobiska poziome w modelu z a b e zp iec zo n e s ą podkładkami gu­

mowymi 5 i p ły tk a m i stalow ym i 6 w c e l u p r z e c i w d z i a ł a n i a p r z e ­ d o s ta w a n ia s i ę o l e j u p o p rz e z k o s z u lk ę . Do p o w ie rz c h n i modelu i w y ro b isk a umocowane s ą c z u j n i k i s łu ż ą c e do pomiaru o d k s z t a ł ­ ceń . Przewody ł ą c z ą c e c z u j n i k i wyprowadzone s ą otworem 7 . Otwo­

rem 7 doprowadzone s ą l i n y 8 , k t ó r e po p r z e j ś c i u p rz e z k r ą ż k i k i e r u j ą c e mogą swoimi z a c isk am i u r a b i a ć w ę g i e l . Przesu w an ie l i n y tam i z powrotem powoduje s kraw an ie p o k ład u w ęgla. Uro­

b io n y w ę g ie l odprowadzany J e s t p r z e z g i ę t k ą r u r ę 9 p rz e c h o ­ d z ąc ą p r z e z otwór 7 . Odprowadzanie uro b io n eg o węgla może odby­

wać s i ę d ro g ą o d s y s a n ia wrębowin.

W c z a s i e p o s tę p u f r o n t u e k s p lo a t a c y j n e g o Jak i po Jego za­

tr z y m a n iu dokonywane s ą pomiary c i ś n i e ń wywieranych na model i Jego o d k s z t a ł c e n i a . Pomiary t e u m o ż liw iają le p s z e poznanie procesów to w arzy sząc y ch w y b ie ra n ie p o k ła d u . W c e l u z o r i e n t o ­ wania s i ę Jak p r z e m i e ś c i ł y s i ę warstwy s k a ln e można w tłoc zy ć do wyrobisk modelu ro z tw ó r w iążący i po Jego s tw a r d n ie n i u p r z e ­

(17)

Badanie m o d e li g ó ro tw o ru w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a . . . 93 c i ą ć p i ł ą model w k i l k u m i e j s c a c h . P r z e c i ę t e p o w ie rz c h n ie o - s z l i f o w a ć i wykonać z d j ę c i a . Z d j ę c i a t a k i e d o k ła d n ie o b r a z u j ą s t a n d e f o r m a c j i modelu. W o p a r c i u o przeprow adzone b a d a n i a w c z a s i e b ę d z i e można d o k ł a d n i e j o p is a ć i t e o r e t y c z n i e opracować wzory matematyczne s ł u ż ą c e do o k r e ś l a n i a w sp ó łp ra c y obudowy z warstwami g ó ro tw o ru . Wzory t e mogą p o s łu ż y ć ró w n ież do o b l i ­ c z a n i a c i ś n i e ń g ó ro tw o ru na obudowę w y ro b isk g ó r n i c z y c h , za­

p r o j e k t o w a n i a n a j w ł a ś c i w s z e j obudowy o ra z s p o so b u p ro w ad zen ia e k s p l o a t a c j i w f i l a r a c h och ro n n y ch.

Zakończenie

Podane zasady p o d o b ie ń stw a modelowego k o n s t r u k c j i m o d e li do badań w tró jo sio w y m s t a n i e n a p r ę ż e ń um ożliw ią nam zbad an ie wpływu c i ś n i e n i a g ó ro tw o ru na obudowę. Tak o k r e ś lo n y s t a n na­

p r ę ż e ń i c i ś n i e ń na obudowę odpowiada p rzeb iego m rz ec zy w isty m w g ó r o tw o r z e . •

B adanie w u r z ą d z e n iu przed staw io n y m na r y s . 3 zezw ala n a o k r e ś l e n i e wpływu c i ś n i e n i a od g ó ro tw o ru zawodnionego. Mniej dokładnym ro zw iązan iem j e s t b a d a n ie w a p a r a c i e tr ó j o s i o w e g o ś c i s k a n i a z z a ło ż o n ą na model k o s z u l k ą gumową ( r y s . 1 , 2 , 4 , 5 , 6) ponieważ n a b a d a n e j w y so k o ści p r ó b k i w y stę p u je jednakowe p a r c i e boczne c i e c z y p o p rzez k o s z u lk ę na p r ó b k ę . Zaproponowa­

ny sposób b adań w tró jo sio w y m s t a n i e n a p i ę c i a j e s t w ię c e j z b l i ­ żony do r z e c z y w i s t o ś c i n i ż przeprow adzone b a d a n i a w p ła s k im s t a n i e n a p i ę c i a .

LITERATURA

[1 ] Kuźniecow G .H ., Budko M.N.: I s u c z e n i j e p r o j e w l e n j i g ó rn e ­ go d a w le n ia na m o d elach. Moskwa 1959.

[2 ] K id y b iń s k i A ., B i l i ń s k i A .: Modele ek w iw alen tn e do modelo­

w ania g ó ro tw o ru - opracow anie GIG-u 1959.

[3] P i n d e r a J . T . : Reolog-iczne w ła s n o ś c i m a te r ia łó w modelowych.

Warszawa 1962 r .

(18)

94 K azim ierz P o d g ó r s k i [ 4 ] R e i n e r M.s R e o lo g ia t e o r e t y c z n a . Warszawa 1958.

[ 5 ] Walczak J . s Wytrzymałość m a te ria łó w o ra z podstawy t e o r i i s p r ę ż y s t o ś c i i p l a s t y c z n o ś c i - t. I I . Warszawa 1967.

HCCJIEflOBAHHE MOflEJIEfl TOPHHX IiOPO fl B TPEXOCEBOM COCTOHHHH HAIIPiDKEHMH

P e 3 n m e

B p a f i O T e n p e j C T a B J i e H O n p H H n z n b i M O j e j i Ł H o r o c x o j t C T B a , K O H n e p u n n

pememfa HeKOTopHx MOflejreR, HMHTHpymnHX ropHyro noposy b MecTe

C BtUJOJIHHeMHMZ B H p a Ó O T K a M K .

EXAMINATION OF ROCK MODEIfi IN THE TRIAXIAL TENSION STATA S u m m a r y

I n th e p a p e r t h e p r i n c i p l e s o f model s i m i l a r i t y have b een g i ­ v e n , a s w e l l as t h e new i d e a o f making some m odels, r o c k i m i - t a t i n g w ith t h e i r w o rk in g s.

Cytaty

Powiązane dokumenty

W dziewięciu rozdziałach autor omawia kolejno: ogólne problemy stylistyki, jej stosunek do innych dyscyplin, rozwój stylistyki od czasów antycznych po XX w., dzieje serbskiego

W roku 1919, po śmierci męża, udało się matce z wielkim trudem wy- dostać z ogarniętej już rewolucją Rosji.. Matka z dwuletnim synem powró- ciła do Pruszkowa, do

Znacznie dokład- niejsze wyniki uzyskuje się, stosując metody różnicowe bądź metodę wektorową, w której impedancja wyznaczana jest na podstawie składowych ortogonalnych

Zależność wydajności zrywania ciągnikami klasy D8 od wybranych cech górotworu skalnego (opracowanie własne na podstawie

Punktem wyjścia do badań nad kształtowaniem się ciśnienia efektywnego na granicy wytrzymałości skały były zależności między różnicową granicą wytrzymałości skały

Rys. Schemat układu regulatora trójfazowego napięcia przemiennego. a) Dla obciążenia trójfazowego składającego się z trzech rezystancji połączonych w gwiazdę przy

Moreover, in the limit case when hydrostatic pressure only is applied, practically linear mechanical response of a material described by the law of elastic change of volume

Rozmiar powinien być określony przez niepewności pomiarowe tych wielkości, które odkłada się na osiach.. Niepewność ta powinna w wybranej skali być odcinkiem